海洋钻井平台废弃税基泥浆生物降解技术研究

钻井废弃水基泥浆论文 烃降解菌论文 SBR工艺论文 好氧发酵论文
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本文主要以海洋钻井废弃水基泥浆为研究对象,研究了其理化性质;对其中微生物菌群多样性进行了分析;筛选出了高效烃类降解功能菌,考察了该菌种的培养条件对处理效果的影响,设计了SBR装置及好氧发酵装置,考察了其处理性能。对平湖油田钻井废弃水基泥浆的物理化学性质的研究结果表明,其有机物含量等均超出国家排放标准。GC-MS的分析结果表明,废弃水基泥浆中的有机物质成分复杂,正构烃类物质与异构烃类、不饱和烃类、酸类和甲酯类等化合物并存,其中中长链化合物较多。分子生物学方法测得的微生物生态多样性表明,在钻井废弃水基泥浆中含有β、γ-Proteoacteria,其中y-Proteobacteria是主要细菌类群,占克隆总数的78.6%。其中,中度嗜盐菌色盐杆菌属(Chromohalobacter sp.)和盐单胞菌属(Halomonassp.)为优势菌群,占克隆总数的47.8%,且都可以对石油烃进行降解。2,6-DCPIP(2,6-二氯酚靛酚)指示剂结合GC评价从废弃水基泥浆中筛选的菌株并进行了鉴定。根据单菌及其与活性污泥配合后对废弃水基泥浆中石油烃的降解效果筛选的一株高效降解菌3-Jun。菌株3-Jun的最适宜培养条件为:pH值8.0,葡萄糖浓度15 g·L-1,NaCl 0.8g·L-1,NH4C18.0 g.L-1,KH2PO42.0 g·L-1,Na2HPO4·3H2O1.2g·L-1,接种量为7%,温度25℃,转速160r·min-1。SBR工艺对废弃水基泥浆中的石油烃具有明显的降解效果。当入水COD为1000mg/L的时候,COD的去除率为87.11%。将筛选所得高效降解菌3-Jun投加到SBR系统,可发现投加3-Jun的系统的COD去除率达到90.12%,比未投加时提高了3.01%,且油的降解速率也略有提高。采用木屑、稻草作为调理剂和膨胀剂,蛋白胨作为氮源,分别采用最佳条件下培养的菌液、成品回流及菌液混合活性污泥作为菌源,在强制通风量0.07m3/h下对废弃水基泥浆进行了好氧发酵处理。经过18天的好氧发酵后,以种子液混合活性污泥作为菌源的系统含油率降至1.66%,油去除率则达到了50.45%。
摘要第5-6页
Abstract第6-7页
第1章 文献综述第12-31页
    1.1 水基泥浆的组成第12-13页
    1.2 废弃水基泥浆对环境的影响第13-15页
    1.3 国内外水基泥浆处理技术第15-17页
    1.4 微生物法处理废弃水基泥浆第17-27页
        1.4.1 微生物降解石油烃机理第17-18页
        1.4.2 石油烃类降解微生物第18-20页
        1.4.3 石油烃降解菌的来源第20-21页
        1.4.4 废弃水基泥浆中微生物的群落结构第21-23页
        1.4.5 16S rRNA基因文库建立过程中应用的分子生物学技术第23-24页
        1.4.6 微生物处理废弃钻井液方法第24-27页
    1.5 序批式活性污泥法及好氧发酵法处理废弃水基泥浆的研究第27-29页
        1.5.1 序批式活性污泥法第27页
        1.5.2 好氧发酵法第27-29页
    1.6 课题介绍第29-31页
        1.6.1 课题的研究背景第29页
        1.6.2 课题的研究目的与意义第29页
        1.6.3 课题的研究内容第29-31页
第2章 废弃水基泥浆理化性质的研究第31-41页
    2.1 实验原料第31页
    2.2 实验主要仪器第31页
    2.3 分析方法第31-35页
        2.3.1 废弃水基泥浆的密度及含水率第31-32页
        2.3.2 pH值测定(电极法)第32页
        2.3.3 化学需氧量(COD)第32页
        2.3.4 生化需氧量(BOD5)第32页
        2.3.5 废弃物水基泥浆油含量测定第32-33页
        2.3.6 重金属离子的测定第33-34页
        2.3.7 废弃水基泥浆中无机离子测定第34页
        2.3.8 废水基泥浆中有机物组分的测定第34-35页
        2.3.9 废水基泥浆的X-射线荧光分析第35页
    2.4 废弃水基泥浆组分分析第35-39页
        2.4.1 废弃水基泥浆的基本性质第35-36页
        2.4.2 废弃水基泥浆中重金属含量第36页
        2.4.3 废弃水基泥浆中的无机组分第36-38页
        2.4.4 废弃水基泥浆中的有机组分第38-39页
    2.5 本章小结第39-41页
第3章 钻井废弃液微生物群落分子生态学分析第41-55页
    3.1 实验材料第41页
    3.2 实验试剂第41页
    3.3 培养基第41页
    3.4 实验方法第41-46页
        3.4.1 总基因组DNA提取和纯化第41-42页
        3.4.2 16S rRNA的PCR扩增及产物的纯化第42-44页
        3.4.3 16S rRNA基因文库构建和阳性克隆鉴定第44-45页
        3.4.4 质粒提取与鉴定第45-46页
        3.4.5 系统发育分析第46页
    3.5 基因的提取、扩增和纯化第46-48页
        3.5.1 样品中细胞的收集和DNA的提取第46-47页
        3.5.2 16S rRNA基因的PCR扩增及产物的纯化第47-48页
    3.6 16S rRNA基因文库构建和阳性克隆鉴定第48-52页
        3.6.1 DNA的连接及转化第48-50页
        3.6.2 转化后受体细胞质粒的提取与阳性鉴定第50-52页
    3.7 废弃水基泥浆中微生物群落多样性分析第52-54页
        3.7.1 废弃水基泥浆中微生物群落的多样性第52-53页
        3.7.2 系统发育分析第53-54页
    3.8 本章小结第54-55页
第4章 石油烃降解菌筛选及评价第55-79页
    4.1 实验试剂及仪器第55-56页
        4.1.1 实验材料第55页
        4.1.2 实验仪器第55页
        4.1.3 培养基第55-56页
    4.2 水基泥浆降解菌的筛选第56-58页
        4.2.1 种子液的制备第56页
        4.2.2 单菌的分离第56页
        4.2.3 烃降解菌的初步筛选第56-57页
        4.2.4 功能菌烃降解能力评价第57-58页
        4.2.5 筛选所得烃类降解菌的分子生物学鉴定第58页
        4.2.6 功能菌对废弃水基泥浆的降解能力第58页
    4.3 筛选所得菌株培养条件的优化第58-59页
        4.3.1 pH值对生长的影响第58-59页
        4.3.2 无机盐对生长的影响第59页
        4.3.3 葡萄糖浓度对生长的影响第59页
        4.3.4 接种量对生长的影响第59页
        4.3.5 温度对生长的影响第59页
        4.3.6 转速对生长的影响第59页
    4.4 功能菌的筛选、评价及鉴定第59-64页
        4.4.1 废水基泥浆中土著微生物对油类物质的降解第59-60页
        4.4.2 废弃水基泥浆中烃降解菌的富集培养第60页
        4.4.3 废弃水基泥浆中烃降解菌的分离第60-61页
        4.4.4 烃降解菌的初步筛选第61-62页
        4.4.5 筛选所得功能菌烃降解能力评价第62-63页
        4.4.6 菌株分子生物学鉴定第63-64页
    4.5 功能菌对废弃水基泥浆的降解效果第64-68页
        4.5.1 功能菌对废弃水基泥浆水样中COD的去除率的影响第64-65页
        4.5.2 功能菌对废弃水基泥浆水样中TOC去除率的影响第65-66页
        4.5.3 功能菌与活性污泥复配对生化处理的影响第66-68页
    4.6 分离菌种的培养条件的优化第68-74页
        4.6.1 pH值对菌株3-Jun生长的影响第68-69页
        4.6.2 葡萄糖浓度对菌株3-Jun生长的影响第69页
        4.6.3 无机盐对菌株3-Jun生长的影响第69-72页
        4.6.4 接种量对菌株3-Jun生长的影响第72-73页
        4.6.5 温度对菌株3-Jun生长的影响第73页
        4.6.6 转速对菌株3-Jun生长的影响第73-74页
        4.6.7 菌株3-Jun处理效果优化第74页
    4.7 菌株3-Jun降解能力影响因素的研究第74-77页
        4.7.1 接种量对油的去除率的影响第74-75页
        4.7.2 不同废弃水基泥浆含量对油的去除率的影响第75-76页
        4.7.3 油的去除率与时间的关系第76-77页
        4.7.4 pH值对油的去除率的影响第77页
    4.8 本章小结第77-79页
第5章 生物法处理废弃水基泥浆第79-99页
    5.1 SBR工艺的研究第79-82页
        5.1.1 实验材料第79-80页
        5.1.2 实验装置及运行第80-81页
        5.1.3 活性污泥的驯化第81-82页
    5.2 SBR系统对废弃水基泥浆的处理效果的研究第82-87页
        5.2.1 驯化期间SBR中COD值的变化第82-84页
        5.2.2 投加单菌后SBR系统出水COD分析第84-85页
        5.2.3 SBR反应器中微生物对水体油浓度降解的影响第85-87页
    5.3 筛选菌株采用好氧发酵法处理废弃水基泥浆第87-92页
        5.3.1 实验装置与运行第87-88页
        5.3.2 通风量的计算第88-89页
        5.3.3 实验材料及堆料的制备第89-92页
    5.4 菌源和氮源的补充对废弃水基泥浆好氧发酵的影响第92-96页
        5.4.1 好氧发酵过程中温度的变化第92-93页
        5.4.2 好氧发酵过程中含油率的变化第93-94页
        5.4.3 好氧发酵过程中物料含水率的变化第94-95页
        5.4.4 好氧发酵过程中挥发性有机质的变化第95-96页
    5.5 不同菌源对好氧发酵的影响第96-97页
        5.5.1 不同菌源时好氧发酵过程中温度的变化第96页
        5.5.2 不同菌源时好氧发酵过程中含油率的变化第96-97页
    5.6 本章小结第97-99页
结论第99-101页
创新点第101-102页
不足之处第102-103页
参考文献第103-111页
攻读学位期间发表的学术论文目录第111-112页
致谢第112页
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